上功率管电流峰值控制电路的制作方法

1.本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种上功率管电流峰值控制电路。


背景技术：

2.在buck变换器中，需要通过功率管的开通与关闭，控制输出电压的稳定输出。当上功率管开启、下功率管关闭时，电感电流上升；当上功率管关闭、下功率管开启时，电感电流下降。buck电路负载从轻载切换至重载后，由于电感电流不能及时增大，电感电流小于负载所需电流，从而造成输出电压下降；反之，负载从重载切换至轻载后，会造成输出电压上升，导致输出电压不稳定。
3.因此，为了得到稳定的输出电压，需要精准地确定切换功率管开关状态的条件。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种上功率管电流峰值控制电路，以解决相关技术中无法精准地确定切换功率管开关状态的条件，导致输出电压不稳定的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种上功率管电流峰值控制电路，包括：第一电流镜电路、耐高压电路、自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和输出电路，其中：
6.第一电流镜电路的第一端耦接电源电压端，第二端耦接耐高压电路的第一端，第一电流镜电路被配置为产生第一电流信号，并通过耐高压电路和向自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路提供第一电流信号；
7.第一电阻器的第一端分别耦接输入电压端和第一采样管的第一端，第二端耦接第一采样管的第二端并经由第一节点耦接误差放大器输出电流端；
8.第二电阻器的第一端耦接误差放大器输出电流端，第二端耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路的第一端；
9.第三电阻器的第一端分别耦接输入电压端和上功率管的第一端，第二端耦接第二采样管的第二端并经由第二节点耦接第四电阻器的第一端；
10.第四电阻器的第二端耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路的第二端；
11.自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路的第三端耦接耐高压电路的第二端，自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路被配置为根据第一电流信号，通过第四端和第五端为输出电路分别提供第二电流信号和第三电流信号；以及
12.输出电路被配置为将第二电流信号和第三电流信号分别转换为第一电压信号和第二电压信号，比较第一电压信号和第二电压信号，并基于比较结果从输出端输出开关指示信号，其中，开关指示信号用于指示是否切换上功率管的开关状态，开关状态包括开启状态和关闭状态。
13.可选地，第一采样管为第一晶体管；
14.第一采样管的第一端对应为第一晶体管的第一极，第一采样管的第二端对应为第
一晶体管的第二极；
15.第一电阻器的第一端分别耦接输入电压端和第一晶体管的第一极，第二端耦接第一晶体管的第二极并经由第一节点耦接误差放大器输出电流端；
16.第一晶体管的控制极耦接第二采样管的第三端，第一晶体管的第一极耦接输入电压端。
17.进一步地，第二采样管为第二晶体管，上功率管为第三晶体管；
18.第二采样管的第二端对应为第二晶体管的第二极，第二采样管的第三端对应为第二晶体管的控制极，上功率管的第一端对应为第三晶体管的第一极；
19.第三电阻器的第一端分别耦接输入电压端和第三晶体管的第一极，第三电阻器的第二端耦接第二晶体管的第二极并经由第二节点耦接第四电阻器的第一端；
20.第二晶体管的控制极耦接第一晶体管的控制极，第二晶体管的第一极分别耦接第三晶体管的第二极和电感电流端；
21.第三晶体管的控制极耦接高边驱动端，第三晶体管的第一极分别耦接输入电压端和第三电阻器的第一端，第三晶体管的第二极分别耦接电感电流端和第二晶体管的第一极。
22.可选地，第一电流镜电路包括第四晶体管和第五晶体管，其中：
23.第四晶体管的控制极分别耦接电源电压端、第四晶体管的第一极和第五晶体管的控制极，第四晶体管的第一极耦接电源电压端，第四晶体管的第二极分别耦接第五晶体管的第二极和功率地；
24.第五晶体管的控制极耦接电源电压端，第五晶体管的第一极耦接耐高压电路的第一端，第五晶体管的第二极接功率地，第五晶体管被配置为复制流经第四晶体管的电流，产生第一电流信号。
25.可选地，耐高压电路包括耐高压隔离管，耐高压隔离管为第六晶体管，
26.第六晶体管的控制极耦接使能信号端，第六晶体管的第一极耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路的第三端，第六晶体管的第二极耦接第一电流镜电路的第二端。
27.可选地，自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路包括第五电阻器、第七晶体管、第二电流镜电路、第三电流镜电路和第四电流镜电路；
28.第五电阻器的第一端分别耦接耐高压电路的第二端、第七晶体管的控制极和第四电流镜电路的第三端，第五电阻器的第二端分别耦接第七晶体管的第二极、第二电流镜电路的第三端和第三电流镜电路的第三端；
29.第二电流镜电路的第一端耦接第二电阻器的第二端，第二电流镜电路的第二端耦接第七晶体管的第一极，第二电流镜电路的第三端分别耦接第七晶体管的第二极、第三电流镜电路的第三端和第三电流镜电路的第四端，第二电流镜电路的第四端耦接第四电流镜电路的第一端；
30.第三电流镜电路的第一端耦接第四电阻器的第二端，第三电流镜电路的第二端耦接第四电流镜电路的第二端；
31.第四电流镜电路的第三端耦接第七晶体管的控制极，第四电流镜电路的第四端耦接输出电路的第一端，第四电流镜电路的第五端耦接输出电路的第二端。
32.进一步地，第二电流镜电路包括第八晶体管和第九晶体管，其中：
33.第二电流镜电路的第一端对应为第八晶体管的第一极和第九晶体管的第一极，第二电流镜电路的第二端对应为第八晶体管的第二极，第二电流镜电路的第三端对应为第八晶体管的控制极和第九晶体管的控制极，第二电流镜电路的第四端对应为第九晶体管的第二极；
34.第八晶体管的控制极分别耦接第五电阻器的第二端、第九晶体管的控制极、第七晶体管的第二极、第三电流镜电路的第三端和第三电流镜电路的第四端，第八晶体管的第一极分别耦接第九晶体管的第一极和第二电阻器的第二端，第八晶体管的第二极耦接第七晶体管的第一极；
35.第九晶体管的控制极分别耦接第五电阻器的第二端、第七晶体管的第二极、第三电流镜电路的第三端和第三电流镜电路的第四端，第九晶体管的第一极耦接第二电阻器的第二端，第九晶体管的第二极耦接第四电流镜电路的第一端，第九晶体管被配置为复制流经第八晶体管的电流。
36.进一步地，第三电流镜电路包括第十晶体管和第十一晶体管，其中：
37.第三电流镜电路的第一端对应为第十晶体管的第一极和第十一晶体管的第一极，第三电流镜电路的第二端对应为第十晶体管的第二极，第三电流镜电路的第三端对应为第十晶体管的控制极和第十一晶体管的控制极，第三电流镜电路的第四端对应为第十一晶体管的第二极；
38.第十晶体管的控制极分别耦接第五电阻器的第二端、第十一晶体管的控制极、第十一晶体管的第二极、第八晶体管的控制极、第九晶体管的控制极和第七晶体管的第二极，第十晶体管的第一极分别耦接第十一晶体管的第一极和第四电阻器的第二端，第十晶体管的第二极耦接第四电流镜电路的第二端，第十晶体管被配置为复制流经第八晶体管的电流；
39.第十一晶体管的控制极分别耦接第五电阻器的第二端、第十一晶体管的第二极、第八晶体管的控制极、第九晶体管的控制极和第七晶体管的第二极，第十一晶体管的第一极耦接第四电阻器的第二端，第十一晶体管的第二极耦接第八晶体管的控制极、第九晶体管的控制极和第七晶体管的第二极；
40.第八晶体管的尺寸和第十一晶体管的尺寸相同，第九晶体管的尺寸和第十晶体管的尺寸相同。
41.进一步地，第四电流镜电路包括第十二晶体管和第十三晶体管，其中：
42.第四电流镜电路的第一端对应为第九晶体管的第二极，第四电流镜电路的第二端对应为第十晶体管的第二极，第四电流镜电路的第三端对应为第十二晶体管的控制极和第十三晶体管的控制极，第四电流镜电路的第四端对应为第十二晶体管的第二极，第四电流镜电路的第五端对应为第十三晶体管的第二极；
43.第十二晶体管的控制极分别耦接第五电阻器的第一端、第十三晶体管的控制极和第七晶体管的控制极，第十二晶体管的第一极耦接第九晶体管的第二极，第十二晶体管的第二极耦接输出电路的第一端，第十二晶体管被配置为确保第九晶体管准确复制流经第八晶体管的电流，并向输出电路提供第二电流信号；
44.第十三晶体管的控制极分别耦接第五电阻器的第一端和第七晶体管的控制极，第十三晶体管的第一极耦接第十晶体管的第二极，第十三晶体管的第二极耦接输出电路的第
二端，第十三晶体管被配置为确保第十晶体管准确复制流经第八晶体管的电流，并向输出电路提供第三电流信号；
45.第七晶体管、第十二晶体管和第十三晶体管均为高压管。
46.可选地，输出电路包括第六电阻器、第七电阻器、比较器和反相器，其中：
47.比较器的反相输入端分别耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路的第四端和第六电阻器的第一端，比较器的同相输入端分别耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路的第五端和第七电阻器的第一端，比较器的输出端耦接反相器的第一端，比较器被配置为将第一电压信号和第二电压信号进行比较，向反相器提供比较结果；
48.反相器被配置为根据比较结果输出开关指示信号，当比较结果为第一电压信号和第二电压信号相等时，开关指示信号为关闭上功率管，将上功率管的开关状态切换为关闭状态，控制上功率管关闭；
49.第六电阻器的第二端接功率地，第六电阻器被配置为将第二电流信号转换为第一电压信号；
50.第七电阻器的第二端接功率地，第七电阻器被配置为将第三电流信号转换为第二电压信号。
51.在本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路中，包括：第一电流镜电路、耐高压电路、自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和输出电路，其中，通过耐高压电路，即便在输入电压端的输入电压为较高电压时，电路中的各个器件也不会过压；
52.通过自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路和输出电路，将第二电流信号和第三电流信号分别转换为第一电压信号和第二电压信号，最终根据两个电压信号的比较结果输出开关指示信号，精准指示上功率管关闭，得出稳定的输出电压，解决了相关技术中无法精准地确定切换功率管开关状态的条件，导致输出电压不稳定的问题。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1为buck变换器的基本拓扑结构图；
55.图2为buck变换器中电感电流的示例性波形图；
56.图3为本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路的示例性框图；
57.图4为本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路的示例性电路图；
58.图5为本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路应用于buck变换器的示意图。
具体实施方式
59.为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分
实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本发明保护的范围。
60.除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。
61.在本发明的所有实施例中，由于晶体管的源极和漏极是对称的，晶体管的发射极和集电极是对称的，并且，n型晶体管和p型晶体管的源极和漏极之间的导通电流方向相反，n型晶体管和p型晶体管的发射极和集电极之间的导通电流方向相反，因此，在本发明的实施例中，将晶体管的受控中间端称为控制极，将晶体管的其余两端分别称为第一极和第二极。本发明的实施例中所采用的晶体管主要是开关晶体管。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。
62.图1示出了一种buck变换器的基本拓扑结构图，其中包含上功率管、下功率管、电感l和输出电容c
out
，电压为v
in
。通过上下功率管的开启与关闭，确保输出电压v
out
稳定输出。图1中，流过电感l的电流为电感电流i
l
，峰值电流为i
peak
，负载电流为i
load
。
63.图2示出了buck变换器中电感电流的示例性波形图，当上功率管开启、下功率管关闭时，电感电流i
l
上升，这段时间用t
on
表示；当上功率管关闭、下功率管开启时，电感电流i
l
下降，这段时间用t
off
表示。buck电路负载从轻载切换至重载后，电感电流不能及时增大，电感电流i
l
小于负载所需电流，从而造成输出电压v
out
下降。反之，负载从重载切换至轻载，输出电压v
out
上升，导致输出电压v
out
不稳定。
64.因此，为了得到稳定的输出电压v
out
，合理控制t
on
和t
off
至关重要，这需要精准地确定切换功率管开关状态的条件。
65.本发明实施例提供了一种上功率管电流峰值控制电路，适用于buck变换器，示例性框图如图3所示，包括：第一电流镜电路310、耐高压电路320、自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330、第一电阻器r1、第二电阻器r2、第三电阻器r3、第四电阻器r4和输出电路340，其中：
66.第一电流镜电路310的第一端耦接电源电压端vdd，第二端耦接耐高压电路320的第一端，第一电流镜电路310被配置为产生第一电流信号，并通过耐高压电路320和向自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330提供第一电流信号；
67.第一电阻器r1的第一端分别耦接输入电压端pvin和第一采样管的第一端，第二端耦接第一采样管的第二端并经由第一节点耦接误差放大器输出电流端i
eao
；其中，第一节点电压为v
in_ref
，通过耐高压电路320，使得输入电压端pvin即便取较高电压时，电路的各个器件也不会过压；
68.第二电阻器r2的第一端耦接误差放大器输出电流端i
eao
，第二端耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330的第一端；
69.第三电阻器r3的第一端分别耦接输入电压端pvin和上功率管的第一端，第二端耦接第二采样管的第二端并经由第二节点耦接第四电阻器r4的第一端；第二节点电压为vsw_sns
；
70.第四电阻器r4的第二端耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330的第二端；
71.自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330的第三端耦接耐高压电路320的第二端，自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330被配置为根据第一电流信号，通过第四端和第五端为输出电路340分别提供第二电流信号和第三电流信号；以及
72.输出电路340被配置为将第二电流信号和第三电流信号分别转换为第一电压信号和第二电压信号，比较第一电压信号和第二电压信号，并基于比较结果从输出端输出开关指示信号comp_out，其中，开关指示信号comp_out用于指示是否切换上功率管的开关状态，开关状态包括开启状态和关闭状态。
73.其中，第一采样管、第二采样管、上功率管和误差放大器均为现有电路或现有buck变换器中的电子元件或电路结构，图3中以虚线框的形式标出了第一采样管、第二采样管和上功率管，误差放大器输出端可以得到输出电流端i
eao
，本发明实施例将输出电流端的电流信号i
eao
作为上功率管电流峰值控制电路的输入信号。
74.第一电阻器r1和第三电阻器r3取值相等，以防止第一节点电压v
in_ref
等于第二节点电压v
sw_sns
；第二电阻器r2和第四电阻器r4取值相等，通过第二电阻器r2和第四电阻器r4保护自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330，避免输入的电压直接施加在自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330中的晶体管上。
75.当上功率管刚导通时，第二节点电压v
sw_sns
比第一节点电压v
in_ref
高，此时开关指示信号comp_out为不切换功率管的开关状态，保持上功率管开启动作；当第一节点电压v
in_ref
和第二节点电压v
sw_sns
相等时，第二电流信号和第三电流信号相等，进而第一电压信号和第二电压信号相等，开关指示信号comp_out为切换上功率管的开关状态，将上功率管的开关状态切换为关闭状态，可以精准控制上功率管关闭，控制功率管的峰值电流，得出稳定的输出电压，解决了相关技术中无法精准地确定切换功率管开关状态的条件，导致输出电压不稳定的问题。
76.图4示出了本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路的示例性电路图，图5示出了本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路应用于buck变换器的示意图，图4中的输入电压端pvin、上功率管nm3、误差放大器输出电流端i
eao
分别对应图5中的v
in
、上功率管开启时间t
on
、误差放大器ea的输出电流i
eao
。
77.下面结合图4中的示例性电路图和图5中的应用示意图来说明上功率管电流峰值控制电路在buck变换器中控制上功率管关闭的方法。
78.输出电压vout经过电阻(r
fb1
和r
fb2
)分压得到buck变换器的反馈电压v
fb
，将反馈电压v
fb
与buck系统内部的恒定参考电压v
ref
比较，误差放大器ea得到精确的电压v
eao
。而电流i
eao
和电压v
eao
正相关，电流i
eao
流入图4所示的上功率管峰值电流控制电路，通过计算获得负载电流i
load
的峰值电流i
peak
。
79.buck变换器在恒定负载稳态工作时，输出电压v
out
稳定输出，电压v
eao
是一个恒定值，电流i
eao
也是固定值。当发生切载动作时，输出电压v
out
变化引起v
eao
变化。具体为：切重载时，输出电压v
out
变低，电压v
eao
变高，电流i
eao
也随着变大，峰值电流i
peak
上升；切轻载时，输出电压v
out
变高，电压v
eao
变低，电流i
eao
也随着变小，峰值电流i
peak
下降。
80.图4示出的上功率管电流峰值控制电路的示例性电路图中，第一采样管为第一晶
体管nm1，第一晶体管nm1可以为n型晶体管；
81.第一采样管的第一端对应为第一晶体管nm1的第一极，第一采样管的第二端对应为第一晶体管nm1的第二极；
82.第一电阻器r1的第一端分别耦接输入电压端pvin和第一晶体管nm1的第一极，第二端耦接第一晶体管nm1的第二极并经由第一节点耦接误差放大器输出电流端；
83.第一晶体管nm1的控制极耦接第二采样管的第三端，第一晶体管nm1的第一极耦接输入电压端pvin。
84.进一步的，第二采样管可以为第二晶体管nm2，上功率管可以为第三晶体管nm3，第二晶体管nm2和第三晶体管nm3均为n型晶体管；
85.第二采样管的第二端对应为第二晶体管nm2的第二极，第二采样管的第三端对应为第二晶体管nm2的控制极，上功率管的第一端对应为第三晶体管nm3的第一极；
86.第三电阻器r3的第一端分别耦接输入电压端pvin和第三晶体管nm3的第一极，第三电阻器r3的第二端耦接第二晶体管nm2的第二极并经由第二节点耦接第四电阻器r4的第一端；
87.第二晶体管nm2的控制极耦接第一晶体管nm1的控制极，第二晶体管nm2的第一极分别耦接第三晶体管nm3的第二极和电感电流端；
88.第三晶体管nm3的控制极耦接高边驱动端hs_gate，通过高边驱动端hs_gate的偏置电压进行高边驱动，第三晶体管nm3的第一极分别耦接输入电压端pvin和第三电阻器r3的第一端，第三晶体管nm3的第二极分别耦接电感电流端和第二晶体管nm2的第一极。
89.其中，第一采样管和第二采样管的尺寸相同、导通电阻大小相同，在本发明实施例中，第一采样管为第一晶体管nm1，第二采样管为第二晶体管nm2，因此，第一晶体管nm1和第二晶体管nm2的尺寸相同、导通电阻大小相同。
90.具体的，第一电流镜电路310包括第四晶体管nm4和第五晶体管nm5，第四晶体管nm4和第五晶体管nm5均为n型晶体管，其中：
91.第四晶体管nm4的控制极分别耦接电源电压端vdd、第四晶体管nm4的第一极和第五晶体管nm5的控制极，第四晶体管nm4的第一极耦接电源电压端vdd，第四晶体管nm4的第二极分别耦接第五晶体管nm5的第二极和功率地pgnd；功率地pgnd是较高脉冲电流流经的接地连接；
92.第五晶体管nm5的控制极耦接电源电压端vdd，第五晶体管nm5的第一极耦接耐高压电路320的第一端，第五晶体管nm5的第二极接功率地pgnd，第五晶体管nm5被配置为复制流经第四晶体管nm4的电流，产生第一电流信号。
93.具体的，耐高压电路320包括耐高压隔离管，耐高压隔离管为第六晶体管nm6，第六晶体管nm6为n型晶体管；
94.第六晶体管nm6的控制极耦接使能信号端en，第六晶体管nm6的第一极耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330的第三端，第六晶体管nm6的第二极耦接第一电流镜电路310的第二端。
95.通过采用耐高压隔离管，可以实现耐高压，即便pvin取较高电压时，电路的各个器件也不会过压。
96.具体的，自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330包括第五电阻器r5、第七晶体管
pm7、第二电流镜电路331、第三电流镜电路332和第四电流镜电路333，其中，第七晶体管pm7为p型晶体管；
97.第五电阻器r5的第一端分别耦接耐高压电路320的第二端、第七晶体管pm7的控制极和第四电流镜电路333的第三端，第五电阻器r5的第二端分别耦接第七晶体管pm7的第二极、第二电流镜电路331的第三端和第三电流镜电路332的第三端；
98.第二电流镜电路331的第一端耦接第二电阻器r2的第二端，第二电流镜电路331的第二端耦接第七晶体管pm7的第一极，第二电流镜电路331的第三端分别耦接第七晶体管pm7的第二极、第三电流镜电路332的第三端和第三电流镜电路332的第四端，第二电流镜电路331的第四端耦接第四电流镜电路333的第一端；
99.第三电流镜电路332的第一端耦接第四电阻器r4的第二端，第三电流镜电路332的第二端耦接第四电流镜电路333的第二端；
100.第四电流镜电路333的第三端耦接第七晶体管pm7的控制极，第四电流镜电路333的第四端耦接输出电路340的第一端，第四电流镜电路333的第五端耦接输出电路340的第二端。
101.进一步的，第二电流镜电路331包括第八晶体管pm8和第九晶体管pm9，第八晶体管pm8、第九晶体管pm9均为p型晶体管，其中：
102.第二电流镜电路331的第一端对应为第八晶体管pm8的第一极和第九晶体管pm9的第一极，第二电流镜电路331的第二端对应为第八晶体管pm8的第二极，第二电流镜电路331的第三端对应为第八晶体管pm8的控制极和第九晶体管pm9的控制极，第二电流镜电路331的第四端对应为第九晶体管pm9的第二极；
103.第八晶体管pm8的控制极分别耦接第五电阻器r5的第二端、第九晶体管pm9的控制极、第七晶体管pm7的第二极、第三电流镜电路332的第三端和第三电流镜电路332的第四端，第八晶体管pm8的第一极分别耦接第九晶体管pm9的第一极和第二电阻器r2的第二端，第八晶体管pm8的第二极耦接第七晶体管pm7的第一极；
104.第九晶体管pm9的控制极分别耦接第五电阻器r5的第二端、第七晶体管pm7的第二极、第三电流镜电路332的第三端和第三电流镜电路332的第四端，第九晶体管pm9的第一极耦接第二电阻器r2的第二端，第九晶体管pm9的第二极耦接第四电流镜电路333的第一端，第九晶体管pm9被配置为复制流经第八晶体管pm8的电流。
105.进一步的，第三电流镜电路332包括第十晶体管pm10和第十一晶体管pm11，第十晶体管pm10和第十一晶体管pm11均为p型晶体管，其中：
106.第三电流镜电路332的第一端对应为第十晶体管pm10的第一极和第十一晶体管pm11的第一极，第三电流镜电路332的第二端对应为第十晶体管pm10的第二极，第三电流镜电路332的第三端对应为第十晶体管pm10的控制极和第十一晶体管pm11的控制极，第三电流镜电路332的第四端对应为第十一晶体管pm11的第二极；
107.第十晶体管pm10的控制极分别耦接第五电阻器r5的第二端、第十一晶体管pm11的控制极、第十一晶体管pm11的第二极、第八晶体管pm8的控制极、第九晶体管pm9的控制极和第七晶体管pm7的第二极，第十晶体管pm10的第一极分别耦接第十一晶体管pm11的第一极和第四电阻器r4的第二端，第十晶体管pm10的第二极耦接第四电流镜电路333的第二端，第十晶体管pm10被配置为复制流经第八晶体管pm8的电流；
108.第十一晶体管pm11的控制极分别耦接第五电阻器r5的第二端、第十一晶体管pm11的第二极、第八晶体管pm8的控制极、第九晶体管pm9的控制极和第七晶体管pm7的第二极，第十一晶体管pm11的第一极耦接第四电阻器r4的第二端，第十一晶体管pm11的第二极耦接第八晶体管pm8的控制极、第九晶体管pm9的控制极和第七晶体管pm7的第二极；
109.第八晶体管pm8的尺寸和第十一晶体管pm11的尺寸相同，第九晶体管pm9的尺寸和第十晶体管pm10的尺寸相同。
110.进一步的，第四电流镜电路333包括第十二晶体管pm12和第十三晶体管pm13，第十二晶体管pm12和第十三晶体管pm13均为p型晶体管，其中：
111.第四电流镜电路333的第一端对应为第九晶体管pm9的第二极，第四电流镜电路333的第二端对应为第十晶体管pm10的第二极，第四电流镜电路333的第三端对应为第十二晶体管pm12的控制极和第十三晶体管pm13的控制极，第四电流镜电路333的第四端对应为第十二晶体管pm12的第二极，第四电流镜电路333的第五端对应为第十三晶体管pm13的第二极；
112.第十二晶体管pm12的控制极分别耦接第五电阻器r5的第一端、第十三晶体管pm13的控制极和第七晶体管pm7的控制极，第十二晶体管pm12的第一极耦接第九晶体管pm9的第二极，第十二晶体管pm12的第二极耦接输出电路340的第一端，第十二晶体管pm12被配置为确保第九晶体管pm9准确复制流经第八晶体管pm8的电流，并向输出电路340提供第二电流信号，第十二晶体管pm12用于精确镜像电流；
113.第十三晶体管pm13的控制极分别耦接第五电阻器r5的第一端、第七晶体管pm7的控制极，第十三晶体管pm13的第一极耦接第十晶体管pm10的第二极，第十三晶体管pm13的第二极耦接输出电路340的第二端，第十三晶体管pm13被配置为确保第十晶体管pm10准确复制流经第八晶体管pm8的电流，并向输出电路340提供第三电流信号，第十三晶体管pm13用于精确镜像电流；
114.第七晶体管pm7、第十二晶体管pm12和第十三晶体管pm13均为高压管；通过自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330中的晶体管pm7～pm13，可以保证输入电压pvin在很高或很低的情况下，上功率管电流峰值控制电路仍能正常工作。
115.具体的，输出电路340包括第六电阻器r6、第七电阻器r7、比较器comp和反相器not，其中：
116.比较器comp的反相输入端inn分别耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330的第四端和第六电阻器的第一端，比较器comp的同相输入端inp分别耦接自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330的第五端和第七电阻器的第一端，比较器comp的输出端耦接反相器的第一端，比较器comp被配置为将第一电压信号和第二电压信号进行比较，向反相器not提供比较结果；
117.反相器not被配置为根据比较结果输出开关指示信号comp_out，当比较结果为第一电压信号和第二电压信号相等时，开关指示信号comp_out为关闭上功率管，将上功率管的开关状态切换为关闭状态，控制上功率管关闭；
118.第六电阻器r6的第二端接功率地pgnd，第六电阻器r6被配置为将第二电流信号转换为第一电压信号；
119.第七电阻器r7的第二端接功率地pgnd，第七电阻器r7被配置为将第三电流信号转
换为第二电压信号。
120.其中，第六电阻器r6和第七电阻器r7相等，分别将流经第十二晶体管pm12和第十三晶体管pm13的电流转换为电压，并分别输入至比较器comp的反相输入端inn和同相输入端inp；第六电阻器r6被配置为将流经第十二晶体管pm12的第四电流信号转换为第一电压信号，并将第一电压信号输入至比较器comp的反相输入端inn，第七电阻器r7被配置为将流经第十三晶体管pm13的第五电流信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号输入至比较器comp的同相输入端inp，以便比较器comp进行比较。
121.下面结合图4中上功率管电流峰值控制电路的示例性电路图，说明上功率管电流峰值控制电路控制上功率管关闭的工作原理。
122.图4中，第一电阻器r1和第四电阻器r4相等，以防止第一节点电压v
in_ref
等于第二节点电压v
sw_sns
；pm7～pm13为自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330，能保证输入电压pvin在很低电压情况下，电路仍可以正常工作；其中，第八晶体管pm8和第十一晶体管pm11尺寸相同，第九晶体管pm9和第十晶体管pm10尺寸相同，第七晶体管pm7、第十二晶体管pm12和第十三晶体管pm13为高压管。第六晶体管nm6为耐高压隔离管，输入电压pvin即便取较高电压，电路的各个器件也不会过压。第五晶体管nm5复制第四晶体管nm4支路电流；第六电阻器r6和第七电阻器r7阻值相同。
123.当上功率管刚导通时，电感电流i
l
低于峰值电流i
peak
，第二节点电压v
sw_sns
比第一节点电压v
in_ref
高，比较器comp的同相输入端inp电位比反相输入端inn电位高，比较器comp输出为高，经过反相器not后，comp_out信号为低，意味着此时保持上功率管开启动作。负载不变，i
eao
保持不变，第一节点电压v
in_ref
保持不变；电感电流i
l
逐渐上升，第二节点电压v
sw_sns
下降。
124.当第二节点电压v
sw_sns
等于第一节点电压v
in_ref
时，流经自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330中第八晶体管pm8和第十一晶体管pm11的电流相等，且为流经第一电流镜电路310中第五晶体管nm5的电流的一半；由于第九晶体管pm9复制流经第八晶体管pm8的电流，第十晶体管pm10复制流经第八晶体管pm8的电流，流经第九晶体管pm9和第十晶体管pm10的电流相等，所以流经第六电阻r6和第七电阻r7的电流相同，进而使得比较器comp的反相输入端inn和同相输入端inp的电压值相同。
125.这时，比较器comp会发生翻转，输出电位与原来电位不同，将原来电位翻转；当比较器comp输出翻低时，经过反相器not后，comp_out信号翻高，意味着此时电感电流i
l
已经达到了电流峰值i
peak
，给出关闭上功率管的指示。
126.上述过程可以采用下述公式(1)-(3)表示，当电感电流i
l
等于峰值i
peak
，第二节点电压v
sw_sns
降低至等于第一节点电压v
in_ref
，两条支路电流相同，因此可以用i表示两条支路的电流：
[0127]vsw_sns
＝pvin-i*r
dsn2-(i
l
i)*r
dsn2
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0128]vin_ref
＝pvin-(i
eao
i)*r
dsn1
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0129]
(i
eao
i)*r
dsn1
＝i*r
dsn2
(i
l
i)*r
dsnl
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0130]
其中，r
dsn1
和r
dsn2
分别是第一采样管和第二采样管的导通电阻，本发明实施例中即第一晶体管nm1和第二晶体管nm2的导通电阻，第一晶体管nm1和第二晶体管nm2的尺寸相同，第一采样管和第二采样管的尺寸相同，导通电阻大小相同；r
dsnl
是上功率管的导通电
阻。
[0131]
由于电流i远小于电感电流i
l
，因此，可以将公式(3)简化为下述公式(4)：
[0132]ieao
*r
dsn1
＝i
l
*r
dsnl
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0133]
根据上述公式(4)，即可得出：
[0134]
当电感电流i
l
达到峰值电流i
peak
后，输出comp_out指示信号，控制上功率管关闭，从而确定上功率管开启、下功率管关闭的时间段t
on
。因此，本发明实施例提供的上功率管电流峰值控制电路可以实现精准的峰值电流控制。
[0135]
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
[0136]
本发明提供了一种精准的上功率管电流峰值控制电路，当电感电流达到峰值电流后，控制上功率管关闭，得到稳定的输出电压；
[0137]
通过耐高压隔离管，即便在输入电压端pvin的输入电压为较高电压时，电路中的各个器件也不会过压；
[0138]
通过自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路330和输出电路340，将电流信号转换为电压信号，最终根据两个电压信号的比较结果输出开关指示信号comp_out，精准指示上功率管关闭，得出稳定的输出电压，解决了相关技术中无法精准地确定切换功率管开关状态的条件，导致输出电压不稳定的问题。
[0139]
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0140]
除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。
[0141]
进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本技术的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本技术的范围。
[0142]
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。